მიკროტუბულები: რა არის ისინი, შემადგენლობა და რისთვის იყენებენ ისინი?

უჯრედები შედგება უამრავი სტრუქტურისგან, რომლებიც, ისევე როგორც საათში, აიძულებენ მათ შეასრულონ თავიანთი ფუნქციები აბსოლუტური სიზუსტით.

ერთ-ერთი მათგანი, რაც ამ რთულ ორგანულ დანადგარებში შეგვიძლია ვიპოვოთ, არის მიკროტუბულები. ჩვენ ვაპირებთ ჩავუღრმავდეთ ამ ელემენტების მახასიათებლებს და რა ფუნქციებს ასრულებენ ისინი ჩვენს სხეულში.

• დაკავშირებული სტატია: "უჯრედისა და ორგანელების ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილები: მიმოხილვა"

რა არის მიკროტუბულები? ამ სტრუქტურების მახასიათებლები

მიკროტუბულებია ჩვენს თითოეულ უჯრედში მიკროსკოპული მილები, დაწყებული MTOC ან მიკროტუბულის ორგანიზატორ ცენტრში და ვრცელდება უჯრედის ციტოპლაზმაში. თითოეული ამ პატარა მილის სისქე 25 ნანომეტრია, მისი ინტერიერის დიამეტრი მხოლოდ 12 ნანომეტრია. სიგრძესთან დაკავშირებით, მათ შეიძლება მიაღწიონ რამდენიმე მიკრონს, მანძილი, რომელიც შეიძლება მცირედ გამოიყურებოდეს, მაგრამ უჯრედულ დონეზე და მათი სიგანის პროპორციულად, მათ ხანგრძლივს ხდის.

სტრუქტურულ დონეზე, მიკროტუბულები შედგება ცილის პოლიმერებისგან და შედგება 13 პროტოფილენტისგან, რომლებიც, თავის მხრივ, შედგება ტუბულინის მონომერებისგან a და b მონაცვლეობით, ანუ ქმნის დიმერების ჯაჭვს a-b. 13 პროტოფილმი განლაგებულია ერთმანეთის საწინააღმდეგოდ, სანამ არ შექმნიან ცილინდრულ სტრუქტურას, ტოვებენ ღრუ ცენტრის ნაწილს. გარდა ამისა, 13-ს აქვს იგივე სტრუქტურა, ყველას აქვს - დაბოლოება, რომელიც იწყება tubulin a- ით, ხოლო მეორე tubulin b- ს + ბოლოს.

ბაქტერიების უჯრედების მიკროტუბლებში არის გარკვეული განსხვავებები დანარჩენი ევკარიოტული უჯრედების მიმართ. ამ შემთხვევაში, ტუბულინები სპეციფიკური იქნება ბაქტერიებისათვის და წარმოქმნის 5 პროტოფილატს ჩვეულებრივი 13 – ის ნაცვლად, რომელიც ადრე ვნახეთ. ნებისმიერ შემთხვევაში, ეს მიკროტუბულები სხვათა მსგავსად მუშაობს.

დინამიური არასტაბილურობა

მიკროტუბულების ერთ-ერთი თვისებაა ე.წ. დინამიური არასტაბილურობა. ეს არის მუდმივი პროცესი ამ სტრუქტურაში, რომლითაც ისინი მუდმივად პოლიმერიზდებიან ან დეპოლიმერირებენ. ეს ნიშნავს, რომ ისინი მუდმივად ატარებენ ტუბულინის დიმერებს სიგრძის გასაზრდელად, ან პირიქით, ისინი აღმოფხვრის მათ შემცირებას.

Სინამდვილეში, მათი შემცირება გაგრძელდება მანამ, სანამ ისინი მთლიანად გაუქმდებიან ციკლის თავიდან დასაწყებად, პოლიმერიზაციისთვის. ეს პოლიმერიზაციის პროცესი, ანუ ზრდა, უფრო ხშირად ხდება + ბოლოს, ანუ ტუბულინის b ბოლოს.

როგორ ხდება ეს პროცესი ფიჭურ დონეზე? ტუბულინის დიმერები გვხვდება უჯრედში თავისუფალ მდგომარეობაში. ისინი ყველა ერთვის გუანოზინტრიფოსფატის, ან GTP (ნუკლეოტიდ ტრიფოსფატის) ორ მოლეკულას. როდესაც დრო მოდის, რომ ამ დიმერებმა დაიცვან რომელიმე მიკროტუბული, ხდება ცნობილი ფენომენი. როგორც ჰიდროლიზი, რომლის დროსაც GTP– ის ერთ – ერთი მოლეკულა გარდაიქმნება გუანოზინფოსფატად, ან მშპ – ში (ნუკლეოტიდი) დიფოსფატი).

გაითვალისწინეთ, რომ პროცესის სიჩქარე აუცილებელია იმის გასაგებად, თუ რა შეიძლება მოხდეს შემდეგ. თუ დიმერები მიკროტუბულებს უფრო სწრაფად უკავშირდება, ვიდრე ჰიდროლიზი ხდება, ეს ასეა ეს ნიშნავს, რომ ყოველთვის იქნება ეგრეთ წოდებული GTP– ების ქუდი ან კაპიკი დიმერების უკიდურეს წერტილში. პირიქით, იმ შემთხვევაში, თუ ჰიდროლიზი უფრო სწრაფია, ვიდრე თვით პოლიმერიზაცია (რადგან ამან შეანელა მისი პროცესი), ის, რასაც უკიდურესად მივიღებთ, იქნება GTP-GDP მშრალი.

ვინაიდან ერთ-ერთი ტრიფოსფატის ნუკლეოტიდი შეიცვალა დიფოსფატის ნუკლეოტიდად და წარმოიქმნება არასტაბილურობა თვით პროტოფილატებს შორის გადაბმისას, რაც იწვევს ჯაჭვურ ეფექტს, რომელიც მთავრდება მთელი ნაკრების დეპოლიმერიზაციით. მას შემდეგ, რაც გაქრა GTP-GDP დიმერები, რომლებიც ამ დისბალანსს იწვევდნენ, მიკროტუბლები ნორმალიზდება და პოლიმერიზაციის პროცესს განაახლებს.

შესუსტებული ტუბულინი-მშპ დიმერები სწრაფად იქცევიან ტუბულინ-გტპ დიმერებად, ამიტომ ისინი კვლავ ხელმისაწვდომია მიკროტუბულებთან დასაკავშირებლად. ამ გზით, არის ის დინამიური არასტაბილურობა, რომელზეც თავიდანვე ვისაუბრეთ, რაც მიკროტუბულების ზრდას და შემცირებას იწვევს შეჩერების გარეშე, მშვენივრად გაწონასწორებულ ციკლში.

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "ნეირონის ციტოსკლეტი: ნაწილები და ფუნქციები"

მახასიათებლები

მიკროტუბლებს აქვთ ფუნდამენტური როლი უჯრედის სხვადასხვა დავალებებისათვის, ძალიან მრავალფეროვანი ხასიათისაა. ზოგიერთ მათგანს ქვემოთ სიღრმისეულად შეისწავლით.

1. Cilia და flagella

მიკროტუბულები შეადგენენ უჯრედის სხვა მნიშვნელოვან ელემენტების დიდ ნაწილს, როგორიცაა cilia და flagella, რომლებიც ძირითადად მიკროტუბულებია, მაგრამ მათ გარშემო პლაზმური მემბრანაა. ეს cilia და flagella არის სტრუქტურა, რომელსაც იყენებს უჯრედი, რათა შეძლოს გადაადგილება და ასევე მგრძნობიარე ელემენტი გარკვეული პროცესების ფუნდამენტური გარემოს მრავალფეროვანი ინფორმაციის აღსადგენად მობილური ტელეფონები.

Cilia განსხვავდება flagella- ით იმით, რომ ისინი უფრო მოკლეა, მაგრამ ასევე ბევრად უფრო უხვი. მათი მოძრაობის დროს, cilia მართავს სითხს, რომელიც გარს ეკიდება უჯრედს, პარალელური მიმართულებით, ხოლო flagella ანალოგიურად აკეთებს უჯრედის მემბრანის პერპენდიკულარულს.

Cilia და flagella არის რთული ელემენტები, რომლებსაც 250 ტიპის პროტეინის მოთავსება შეუძლია. თითოეულ cilium- სა და თითოეულ flagellum- ში ვხვდებით აქსონემას, მიკროტუბულების ცენტრალურ წყობას, რომელიც დაფარულია პლაზმური მემბრანით, რომელიც ჩვენ ადრე ვაჩვენეთ. ეს აქსონემები შედგება მიკროტუბულების წყვილისგან, რომლებიც მდებარეობს ცენტრში და გარშემორტყმულია 9 სხვა წყვილებით.

აქსონემა ვრცელდება ბაზალური სხეულიდან, კიდევ ერთი ფიჭური სტრუქტურიდან, ამ შემთხვევაში ჩამოყალიბებულია 9 კომპლექტით, ამ შემთხვევაში, სამმაგი მიკროტუბულები, განლაგებული წრიულად, რომ ცენტრალური ღრუს ღრუს დატოვონ ყველას შორის ისინი

აქსონემას რომ დავუბრუნდეთ, უნდა აღინიშნოს, რომ მიკროტუბულების წყვილი, რომლებიც მას ქმნიან, ერთმანეთთან მიერთებულია ნექსინის ცილის მოქმედების და ცილის სხივების წყალობით.. ამავე დროს, ამ გარე წყვილებში ასევე ვხვდებით dynein- ს, სხვა პროტეინს, რომლის სასარგებლოც არის ამ შემთხვევაში ცილინდრებისა და flagella- ს მოძრაობის წარმოქმნა, ვინაიდან ის ძრავის ტიპისაა. შინაგანად, ეს ხდება მიკროტუბულების თითოეულ წყვილს შორის მოცურების წყალობით, რაც მთავრდება სტრუქტურულ დონეზე მოძრაობის წარმოქმნით.

2. ტრანსპორტი

მიკროტუბულების კიდევ ერთი ძირითადი ფუნქციაა ორგანოების ტრანსპორტირება უჯრედის ციტოპლაზმაში., შეუძლია იყოს ბუშტუკები ან სხვა ტიპის. ეს მექანიზმი შესაძლებელია, რადგან მიკროტუბულები იმოქმედებენ, როგორც ერთგვარი ზოლები, რომლის საშუალებითაც ორგანელი უჯრედის ერთი წერტილიდან მეორეზე გადადის.

ნეირონების სპეციფიკურ შემთხვევაში, ეს მოვლენა ასევე შეიძლება მოხდეს ეგრეთ წოდებულ აქსოპლაზმურ ტრანსპორტზე. იმის გათვალისწინებით, რომ აქსონებს შეუძლიათ არა მხოლოდ სანტიმეტრის, არამედ მეტრის გაზომვა გარკვეულ სახეობებში, ეს საშუალებას გვაძლევს მივიღოთ იდეა მიკროტუბულების ზრდის სიმძლავრეებს თავად შეუძლიათ ამ ტრანსპორტის ფუნქციის მხარდაჭერა, რითაც აუცილებელია რითმები მობილური ტელეფონები.

ამ ფუნქციასთან დაკავშირებით, მიკროტუბულები ეს იქნებოდა უბრალო გზა ორგანელებისთვის, მაგრამ ურთიერთქმედება არ მოხდებოდა ორ ელემენტს შორის. პირიქით, მოძრაობა მიიღწევა საავტომობილო ცილების საშუალებით, მაგალითად, დინეინი, რომელიც უკვე ვნახეთ და ასევე კინეზინი. განსხვავება პროტეინის ორივე ტიპს შორის არის მიმართულება, რომელსაც იღებენ მიკროტუბლებში, ვინაიდან გამოიყენება დინეინები მინუს ბოლოსკენ მოძრაობისთვის, ხოლო კინეზინი გამოიყენება უკიდურესობისკენ მეტი

3. აქრომატული spindle

მიკროტუბულები ასევე ქმნიან უჯრედის კიდევ ერთ ფუნდამენტურ სტრუქტურას, ამ შემთხვევაში აქრომატულ, მიტოზურ ან მეიოტურ შპინგს. იგი შედგენილია სხვადასხვა მიკროტუბულები, რომლებიც აკავშირებენ ცენტროლებს და ქრომოსომების ცენტრომერებს, როდესაც ხდება უჯრედების დაყოფის პროცესი, ან მიტოზით ან მეიოზით.

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "განსხვავებები მიტოზსა და მეიოზს შორის"

4. უჯრედის ფორმა

ჩვენ უკვე ვიცით, რომ არსებობს მრავალი ტიპის უჯრედი, თითოეულს აქვს საკუთარი მახასიათებლები და განლაგება. მიკროტუბულები ხელს შეუწყობს უჯრედისს ამ ტიპის თითოეული განსაზღვრული ფორმის მიწოდებას, მაგალითად იმ შემთხვევაში, თუ ზემოთ ჩანს მოგრძო უჯრედი, მაგალითად ნეირონი თავისი გრძელი აქსონით და დენდრიტები.

Ამავე დროს ისინი ასევე მნიშვნელოვანია ისე, რომ უჯრედის გარკვეული ელემენტები იმ ადგილას არიან, სადაც ისინი უნდა იყვნენ თავიანთი ფუნქციების სწორად შესასრულებლად. მაგალითად, ეს ეხება იმ ორგანელებს, რომლებიც ფუნდამენტურია, როგორც ენდოპლაზმური ბადე ან გოლჯის აპარატი.

5. ფილების ორგანიზაცია

მიკროტუბულების კიდევ ერთი აუცილებელი ფუნქციაა პასუხისმგებელი იყოს ბოჭკოების განაწილებაზე ციტოსკლეტში (ცილების ქსელი გვხვდება უჯრედის შიგნით და კვებავს მის შიგნით არსებულ ყველა სტრუქტურას), რაც ქმნის სულ უფრო პატარა ბილიკების ქსელს, რომელიც მიდის მიკროტუბლებიდან (ყველაზე დიდი) შუალედური ძაფებისკენ და მთავრდება ყველაზე ვიწროთი, ე.წ მიკროფილმებით, რომლებიც შეიძლება იყოს მიოზინი ან აქტინი.

ბიბლიოგრაფიული ცნობარი:

• Desai, A., Mitchison, T.J. (1997). მიკროტუბულის პოლიმერიზაციის დინამიკა. უჯრედისა და განვითარების ბიოლოგიის ყოველწლიური მიმოხილვა.
• მიჩიზონი, თ., კირშნერი, მ. (1984). მიკრო tubules ზრდის დინამიური არასტაბილურობა. Ბუნება.
• Nogales, E., Whittaker, M., Milligan, R.A., Downing, K.H. (1999 წ.) მიკროტუბულის მაღალი რეზოლუციის მოდელი. საკანი ScienceDirect.